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Quanten-Hall-Systeme / SPP 1092

Quantum Hall Systems

19.09.2003

Programmbeschreibung / Programme Summary

Zweidimensionale Elektronenschichten in Halbleitern stellen Modellsysteme für niederdimensionale, wechselwirkende Vielteilchensysteme dar. Das Schwerpunktprogramm "Quanten-Hall-Systeme" bündelt die Forschungsaktivitäten auf dem Gebiet der Magnetotransporteffekte in diesen Schichtsystemen, die so faszinierende Effekte wie den ganzzahligen und den gebrochenzahligen Quantenhalleffekt zeigen. Diese Effekte müssen mit neuen, teilweise revolutionären theoretischen Konzepten beschrieben werden, die große Bedeutung auch in anderen Bereichen, wie Teilchen-, Plasma- und Astrophysik haben. Derartige Vielteilchensysteme in Halbleiterstrukturen stellen nicht nur bei der theoretischen Behandlung eine Herausforderung dar, sondern können auch aufgrund der großen Fortschritte in der modernen Halbleitertechnologie mit höchster Perfektion hergestellt und experimentell untersucht werden. Das Forschungsfeld bewegt sich deshalb im Grenzgebiet zwischen modernster Halbleitertechnologie und Grundlagenphysik. Unmittelbare Anwendung gibt es in der Metrologie bei der Realisierung der Einheit des elektrischen Widerstandes. Auswirkungen ergeben sich jedoch insbesondere auch auf die Materialwissenschaft. Der Schwerpunkt bildet ein großflächiges, nationales Netzwerk, das alle experimentellen und theoretischen Aspekte der Forschung an Quanten-Hall-Systemen umfasst. Im Zentrum der Untersuchungen steht dabei das Verständnis des Wechselspiels zwischen Vielteilcheneffekten und Unordnung und der entsprechenden Konsequenzen in den Ladungs- und Stromverteilungen.

Two-dimensional electronic systems in semiconductors are model systems of low-dimensional many-particle physics. The priority programme "Quantum Hall Systems" brings together the research activities in the field of magnetotransport effects in these layerd systems, which show fascinating effects like the integer and fractional quantum Hall effect. These effects have to be described in new, sometimes even revolutionary theoretical concepts, which are of significance also in other fields like particle, plasma and astrophysics. Such many-body systems in semiconductors are not only a challenging theoretical problem, but they can also be produced with a high degree of perfection and, therefore, be studied experimentally. This research is located at the borderline between modern semiconductor technology and basic research. An immediate application is given in metrology with the realisation of an electrical resistance standard, further applications exist in material science. The priority programme forms a large, national network, which covers all aspects of experimental and theoretical work dealing with quantum Hall systems. It focuses on the understanding of the interplay between disorder and many-body effects and their consequences in the local distribution of charge and current.

Sprecher / Spokesperson:

Professor Dr. Rolf J. Haug
Institut für Festkörperphysik der Universität Hannover
Appelstraße 2 · 30167 Hannover
Tel.: (0511) 762-2901 · Fax.: (0511) 762-2904
E-Mail: haug@nano.uni-hannover.de